斜軸變槳軸流泵空化特性試驗

汪寶羅，張弋揚，蘇勝利，何成連，潘利國，謝麗華

(1.浙江省水利水電勘測設計院有限責任公司，浙江 杭州 310002；2.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222； 3.嘉興市杭嘉湖南排工程管理局，浙江 嘉興 314001)

空化和空蝕現象會影響泵的水力性能，造成振動、噪聲甚至是結構破壞[1]。在試驗條件下監測并分析水泵的空化狀態是研究空化和空蝕現象的重要手段[2]。斜軸軸流泵是我國在大流量泵站引入的一種新型泵裝置[3]，已經應用于上海太浦河泵站[4]、廣東文頭嶺泵站[5]等。由于在應用過程中該泵容易出現左右流道偏流等問題[6]，國內外專家學者主要針對進出口流道流態[7]及斜軸軸流泵能量特性[8]展開研究。徐磊等[9-10]基于計算流體力學(CFD)數值計算方法，探究了不同泵軸傾角與流道隔墩長度對進出口流道流態的影響。劉潤根等[11]、謝麗華等[3]基于模型試驗方法，分別探究了30°斜軸軸流泵的能量特性和15°斜軸軸流泵的空化特性、飛逸特性、壓力脈動特性與偏流特性。國內圍繞斜軸軸流泵裝置空化余量與槳葉角度、揚程之間的規律性研究較少，對斜軸軸流泵變槳調節原則的研究也較少。

目前，水泵空化監測與診斷的主要方法有流量-揚程法(能量法)、噪聲法、振動法[12]、壓力脈動法、電測法、圖像法[13]。其中，基于空化余量評估泵裝置空蝕性能的能量法是應用最多、最為可靠的方法。盡管已經有不少學者采用CFD數值計算方法研究斜軸軸流泵的能量特性[8]與空化特性[14]并取得了不錯的效果，但是不同計算模型、求解方法與邊界條件下數值計算結果的差異性致使該方法在實際工程應用中的可靠性仍顯不足。……